【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于离子交换树脂及水处理材料制备，具体涉及一种高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法。
技术介绍
1、硝酸盐是近几十年中存在最为广泛的地下水和地表水污染物之一，水体中的硝酸根富集到人体中，会对人体健康有一定的损害，婴儿摄入的硝酸盐会转化为亚硝酸盐，引起“高铁血红蛋白血症”，导致血红蛋白携氧能力下降，而亚硝酸根会与胃中的亚硝基化合物反应，形成致癌的n-亚硝胺。因此，世界卫生组织将饮用水中硝酸根的最大允许浓度定为10mg/l。
2、在现阶段众多主流的硝酸根处理方法中，阴离子交换树脂作为一种能够选择性地吸附和去除水中阴离子的材料，因其操作简单、成本经济、可再生等特点已被广泛用于地下水和地表水中硝酸盐氮的去除；通过树脂上的活性基团与水体中的硝酸根进行离子交换，从而实现硝酸根的去除。然而，在实际应用中，阴离子交换树脂的吸附性能会受到多种因素的影响。
3、尽管阴离子交换树脂在去除水体中硝酸根方面展现出了良好的应用前景，但水体中存在的其他阴离子(例如氯离子、硫酸根、碳酸氢根和溶解的有机物)却对其吸附性能产生了负面影响。这些阴离子与硝酸根在树脂上的吸附位点存在竞争关系，导致树脂对硝酸根的吸附能力下降。此外，一些溶解的有机物还可能与树脂发生非特异性吸附，进一步降低其吸附效率。因此，如何设计出一种能够优先吸附污染水体中硝酸根的离子交换树脂，成为了当前研究的重点和难点。这样的树脂不仅需要具备高度的选择性和吸附能力，还需要具备良好的稳定性和可再生性，以满足实际应用的需求。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，以解决现有的阴离子交换树脂在吸附硝酸根离子的同时吸附很多其他阴离子，导致选择性和处理效率较低的技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：
4、1)先将苯乙烯、二乙烯苯和其他单体分别纯化后，进行混合，再加入引发剂搅拌混合均匀，得到油相；
5、2)将去离子水、氯化钠和分散剂混合均匀，得到水相；
6、3)将步骤1)得到的油相加入步骤2)得到的水相中，进行聚合反应后，冷却至室温，经过滤、清洗和干燥，得到树脂基球；
7、4)将氯甲醚与步骤3)得到的树脂基球混合，并加入路易斯酸，反应结束，降温，清洗后，得到氯甲基化树脂微球；
8、5)将步骤4)得到的氯甲基化树脂微球加入惰性有机溶剂中进行溶胀，随后加入三乙胺，反应结束后，经清洗、过滤、抽提和干燥，得到高硝酸根选择性离子交换树脂；
9、步骤1)中，其他单体为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷二烯丙基醚和丙烯腈中的至少一种。
10、优选地，步骤1)中，以质量份数计，苯乙烯：二乙烯苯：其他单体：引发剂为(80-100)：(6-10)：(10-15)：(2-4)。
11、优选地，步骤1)中，对苯乙烯、二乙烯苯和其他单体进行纯化的方法为萃取、分馏或离子交换。
12、优选地，步骤1)中，引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰和偶氮二异庚腈中的一种。
13、优选地，步骤2)中，以质量份数计，去离子水：氯化钠：分散剂为1000：(40-50)：(2-4)；分散剂为氯化钙、磷酸钠、硫酸镁、碳酸钠、聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素和羟乙基纤维素中的一种。
14、优选地，步骤3)中，聚合反应的条件为：将油相在恒压下加入水相中，控制搅拌速度为400-800rpm，于70-75℃反应2-3h，然后升温至80-85℃反应2-3h，最后升温至90-95℃反应3-4h；清洗的条件为：采用去离子水清洗至中性。
15、优选地，步骤4)中，氯甲醚：树脂基球：路易斯酸的用量比为(2-4)ml：1g：(0.6-1.2)g；路易斯酸为无水氯化铝、氯化锌和三氯化铁中的至少一种。
16、优选地，步骤4)中，反应的条件为：35-45℃下反应6-16h；清洗条件为：采用甲醇或甲缩醛进行清洗。
17、优选地，步骤5)中，氯甲基化树脂微球：惰性有机溶剂：三乙胺的用量比为1g：(8-10)ml：(8-10)ml；惰性有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、1,4-二氧六环和1,2-二氯乙烷中的至少一种；溶胀的时间为1-2h。
18、优选地，步骤5)中，反应条件为：30-100℃下反应12-24h。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、本专利技术公开了一种高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，通过纯化单体，可以去除其中的杂质，提高后续聚合反应的纯度和效率，从而得到更优质的树脂基球。引发剂的加入和均匀搅拌确保了聚合反应的顺利进行，得到的油相是后续聚合反应的基础，其均匀性直接影响树脂基球的质量。氯化钠和分散剂的加入有助于油相在水相中的稳定分散，提高聚合反应的均匀性和效率。经聚合反应形成树脂基球；氯甲醚的引入和路易斯酸的催化作用使得树脂基球发生了氯甲基化反应，生成了氯甲基化树脂微球，氯甲基化后的树脂微球具有更好的吸附性能。溶胀过程使得树脂微球更好地与三乙胺反应，生成了具有选择性吸附硝酸根能力的树脂。清洗、过滤、抽提和干燥等后续步骤则确保了所得树脂的纯净度和稳定性，为实际应用提供了可靠的保障。制备过程中所使用的原料和溶剂均为环境友好型物质，且制备过程中产生的废弃物较少，易于处理。同时，本专利技术制得的高硝酸根选择性离子交换树脂在吸附过程中不会向水体中释放有害物质，对环境无二次污染。相比于市面上的其他树脂，采用本法制备的高硝酸根选择性离子交换树脂的交换容量更大，工作周期更长，减少了处理成本。存在其他离子干扰的情况下，能够优先吸附硝酸根，对硝酸根的选择性更高。相比其他树脂制备方法，本方法操作步骤更简单，效果更稳定。
21、进一步地，上述制备方法制得的高硝酸根选择性离子交换树脂，经过特定的氯甲基化和后续反应，形成了特定的官能团，这些官能团对硝酸根离子具有高度的亲和力，能够选择性地从复杂的水体环境中吸附硝酸根离子，而对其他阴离子的吸附能力较弱，从而实现了高效且选择性的硝酸根去除。通过精确控制聚合反应和后续官能团化反应的条件，确保了高硝酸根选择性离子交换树脂内部结构的均匀性和稳定性，从而获得了较大的比表面积和孔容。这些结构特性使得树脂具有优异的吸附容量，能够满足处理高浓度硝酸根离子水体的需求。该高硝酸根选择性离子交换树脂内部的官能团和结构在吸附过程中表现出良好的稳定性，不易被水体中的其他物质所破坏，从而确保了树脂在长期使用中的稳定性和可靠性。高硝酸根选择性离子交换树脂在达到吸附饱和后，可以通过简单的物理或化学方法进行再生，恢复其吸附性能。这种再生过程不仅简单易行，而且成本较低，使得该高硝酸根选择性离子交换树脂可以重复使用多次，降低了处理成本，提高了经济效益。
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1.一种高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，以质量份数计，所述苯乙烯：二乙烯苯：其他单体：引发剂为(80-100)：(6-10)：(10-15)：(2-4)。
3.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，对苯乙烯、二乙烯苯和其他单体进行纯化的方法为萃取、分馏或离子交换。
4.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰和偶氮二异庚腈中的一种。
5.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，以质量份数计，去离子水：氯化钠：分散剂为1000：(40-50)：(2-4)；所述分散剂为氯化钙、磷酸钠、硫酸镁、碳酸钠、聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素和羟乙基纤维素中的一种。
6.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述聚合反应的
7.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤4)中，氯甲醚：树脂基球：路易斯酸的用量比为(2-4)mL：1g：(0.6-1.2)g；所述路易斯酸为无水氯化铝、氯化锌和三氯化铁中的至少一种。
8.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述反应的条件为：35-45℃下反应6-16h；所述清洗条件为：采用甲醇或甲缩醛进行清洗。
9.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述氯甲基化树脂微球：惰性有机溶剂：三乙胺的用量比为1g：(8-10)mL：(8-10)mL；所述惰性有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、1,4-二氧六环和1,2-二氯乙烷中的至少一种；所述溶胀的时间为1-2h。
10.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述反应条件为：30-100℃下反应12-24h。
...【技术特征摘要】
1.一种高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，以质量份数计，所述苯乙烯：二乙烯苯：其他单体：引发剂为(80-100)：(6-10)：(10-15)：(2-4)。
3.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，对苯乙烯、二乙烯苯和其他单体进行纯化的方法为萃取、分馏或离子交换。
4.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰和偶氮二异庚腈中的一种。
5.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，以质量份数计，去离子水：氯化钠：分散剂为1000：(40-50)：(2-4)；所述分散剂为氯化钙、磷酸钠、硫酸镁、碳酸钠、聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素和羟乙基纤维素中的一种。
6.根据权利要求1所述高硝酸根选择性离子交换树脂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述聚合反应的条件为：将油相在恒压下加入水相中，控制搅拌速度为...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小军，陈玉强，胡明睿，王旭东，兰世达，张碧荷，李卫冠，陈阳，刘周立，蔺阳，
申请(专利权)人：西安西热水务环保有限公司，
类型：发明
国别省市：
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